DE4209926A1 - Handstück für medizinische Laseranwendungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Handstück der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Laserstrahlung, deren Eindringtiefe und Streuung im biolo­ gischen Gewebe entscheidende Hindernisse für eine berüh­ rungslose Anwendung zu Schneidzwecken darstellt, kann den­ noch in hervorragender Weise zum Trennen von biologischem Gewebe eingesetzt werden, wenn die sie übertragende Glasfa­ ser mit dem Gewebe in Berührung gebracht wird.

Die Schneidwirkung wird dabei durch das distale Ende der Glasfaser bewirkt, das, von der Laserstrahlung aufgeheizt, das berührte Gewebsareal verdampft.

Obwohl der Randbereich der so erzielten Schnittfuge auch einen thermischen Koagulationssaum aufweist, entspricht die erreichte Blutstillung nicht der mit diesen Wellenlängen erreichbaren.

Dies ist zurückzuführen auf die beim Gewebekontakt auftre­ tende Verschmutzung der Faserspitze durch verkohlte Blut- und Gewebepartikel, die ein Austreten der Strahlung aus der Faserspitze fast völlig verhindern.

Auftretende Blutungen können deshalb nur durch Hochfre­ quenz-Koagulation sicher gestillt werden.

Bei dieser als in-touch-Technik bezeichneten Art der La­ seranwendung wird zur Führung des unteren, abisolierten Fa­ serendes (bare fibre) ein Griffstück über die Faser gescho­ ben und auf dieser durch Klemmung so arretiert, daß das zum Schneiden benutzte, abisolierte Faserende einige Millimeter vorsteht.

Die Möglichkeit, das durch das Schneiden verschmutzte Fa­ serende im Bedarfsfall abzubrechen, um damit eine saubere Faseraustrittsfläche zu erzielen, entfällt, da bei den ver­ wendeten Faserkerndurchmessern ohne Hilfsmittel keine ver­ lustarme Austrittsfläche zu erreichen ist.

Überdies können solche Prozeduren während einer Operation unter sterilen Bedingungen auch nicht durchgeführt werden.

Es wurde schon beschrieben, daß dieses Problem durch Auf­ teilen der zum Schneiden und Übertragen in einer Funktion eingesetzten Faser in eine laserstrahlzuführende und mehrere Anwendungsfasern in einem Faserwechsel-Handstück gelöst werden kann.

Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch, daß schneidende und koagulierende Wirkung der eingesetzten Laserstrahlung nicht gleichzeitig sondern nur in zeitlicher Abfolge eingesetzt werden können. Des weiteren ist diese zeitliche Abfolge von Schneiden und Koagulieren auch nur mit mehreren Lichtleitern möglich, deren distales Ende unterschiedlich ausgebildet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Handstück der eingangs genannten Art und ohne die o.g. Nachteile bekannter Lösungen anzugeben, mit dem ein Schneiden von biologischem Gewebe in in-touch-Technik und Koagulieren in non-touch- Technik separat oder gemeinsam möglich ist, wobei der Koa­ gulationgrad variiert werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch Verän­ derung der Leistungsverteilung im Laserstrahl konzentrisch angeordnete Lichtleiter einzeln oder gemeinsam so mit Strahlleistung versorgt werden können, daß überwiegend der Innen-Lichtleiter zum Schneiden von Gewebe im Kontakt, oder der Außen-Lichtleiter zum kontaktlosen Koagulieren oder beide gemeinsam zum koagulierenden Schneiden einge­ setzt werden können.

Dadurch kann der mechanische Wechsel von Anwendungsfasern im Griffstück durch einen Wechsel der optischen Ankopplung ersetzt werden und die räumliche Anordnung der beiden An­ wendungsfasern erhalten bleiben.

Die konzentrische Anordnung der beiden Anwendungsfasern ist dergestalt, daß beide proximal in einer Ebene abschließen, distal aber unterschiedlich ausgebildet und lang sind. Das distale Ende der im Durchmesser wesentlich größeren, hohlen Außenfaser ist konvex geformt, so daß es zu einer Fokus­ sierung der in ihr weitergeleiteten Laserstrahlung in ei­ nem Abstand kommt, der der überstehenden Länge der Innen­ faser entspricht.

Diese überstehende Länge der Innenfaser wird so gewählt, daß ein Verschmutzen der fokussierenden Außenfaser-Endfläche beim Schneiden mit der Innenfaser vermieden wird.

Die Verteilung der Strahlleistung entweder auf die Innen- oder die Außenfaser oder auf beide wird durch eine getaperte Faser erreicht, deren bis auf den Durchmesser der Innenfaser ausgezogenes distales Ende entweder direkt und mit optimalem Überdeckungsgrad an die proximale Endfläche der Innenfaser anstößt oder in maximalem Abstand von dieser positioniert wird oder eine Zwischenstellung einnimmt.

Der maximale Abstand ist unter Berücksichtigung der nume­ rischen Apertur des distalen Endes der getaperten Faser so bemessen, daß die austretende Laserstrahlung gerade auf den Durchmesser der Außenfaser aufgeweitet wird.

In der Position der direkten optischen Kopplung der Innen­ faser mit der getaperten Faser wird die Laserstrahlung in idealer Weise in deren proximales Ende eingekoppelt, so daß alle lichtführenden Moden der Faser gleichmäßig angeregt werden.

In der Abstandsposition der getaperten Faser wird Laser­ strahlung in nicht-idealer Weise, d. h. am Rand des Einkop­ peltrichters, eingekoppelt, so daß die Intensitätsvertei­ lung am Ausgang der getaperten Faser einer Ringstruktur mit erheblicher zentraler Absenkung entspricht.

Die Strahleinkopplung in die getaperte Faser erfolgt durch eine Linsenoptik, deren Brennpunktebene mit der proximalen Endfläche der getaperten Faser zusammenfällt und die senk­ recht zu deren optischer Achse verschiebbar angeordnet ist.

Die axiale Verschiebung der getaperten Faser und die Ver­ schiebung der Linsenoptik senkrecht zu deren Achse erfolgen zwangsgekoppelt, so daß in den jeweiligen Endpositionen der getaperten Faser auch die Linsenoptik die entsprechende Stellung einnimmt.

In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform wird diese zwangsgekoppelte Verschiebung der beiden optischen Kompo­ nenten durch Verdrehen zweier Handstück-Teilstücke gegen­ einander bewirkt. In der Koagulations-Position wird die getaperte Faser dadurch auf maximalen axialen Abstand zur Endfläche der Innen- und Außenfaser gebracht, während die exzentrisch gelagerte Linsenoptik orthogonal zur optischen Achse aus dieser herausbewegt wird.

Eine Führungsnut und ein Führungsstift verhindern ein Ver­ drehen der beiden Handstück-Teilstücke über 90° hinaus.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zu­ sammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt

Fig. 1a ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Schneid­ stellung in vergrößerter Seitenansicht,

Fig. 1b ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Koagula­ tionsstellung in vergrößerter Seitenansicht,

Fig. 2a einen Schnitt durch die exzentrisch gelagerte Linsenoptik des Handstücks in Schneid- und Koagulations­ stellung,

Fig. 2b einen Schnitt durch die exzentrisch gelagerte Linsenoptik des Handstücks in Koagulationsstellung,

Fig. 3a das Intensitätsverteilungsprofil der Laserstrah­ lung am distalen Ende einer getaperten Faser bei idealer Strahleinkopplung,

Fig. 3b das Intensitätsverteilungsprofil der Laserstrah­ lung bei nicht-idealer Strahleinkopplung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Handstück aus einem zylindrischen Ober- und Unterteil 1 und 2, der in Kunststoff 3 eingebetteten getaperten Faser 4, dem Führungszylinder 5, der darin exzentrisch angeordneten Linsenkammer 6 mit Linsenoptik 7 und Faseranschluß 8, sowie den konzentrisch angeordneten und fest miteinander verbun­ denen Innen- und Außenfasern 9 und 10, die, von einem Schutzrohr 11 umgeben, über eine lösbare Verbindung 12 mit dem Oberteil 1 verbunden werden können.

Die in Kunststoff 3 eingebettete getaperte Faser 4 ist lös­ bar mit dem Optik-Führungsteil 5 verbunden und wird mit diesem in axialer Richtung bewegt.

Ein im Oberteil 1 vorhandener Führungsstift 13 bewirkt über eine im Unterteil 2 vorhandene Führungsnut die axiale Ver­ schiebung zwischen Ober- und Unterteil 1 und 2 bei deren Verdrehung gegeneinander.

Gleichzeitig erfolgt die axiale Verschiebung der getaperten Faser 4 gemeinsam mit der in einem festen Abstand zu ihr angeordneten Linsenoptik 7, sowie deren exzentrische Bewe­ gung. Fig. 2 zeigt, daß dabei die optische Achse der Lin­ senoptik auf einer teilkreisförmigen Bahn aus der optischen Achse der getaperten Faser herausgeführt wird.

Bei einer 90°-Verdrehung zwischen Ober- und Unterteil 1 und 2 wird dadurch ein radialer Achsenversatz vom halben Durch­ messer des proximalen Endes der getaperten Faser 4 und damit eine nicht-ideale Strahl-Einkopplung bewirkt.

Das in dieser Koagulationsstellung am distalen Ende der ge­ taperten Faser 4 auftretende Ringmode-Profil ist in Fig. 3b dargestellt, Fig. 3a zeigt die Intensitätsverteilung bei idealer Einkopplung.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen gebrauch machen.

Bezugszeichenliste

 1 Handstück-Oberteil
 2 Handstück-Unterteil
 3 Kunststoff
 4 getaperte Faser
 5 Optik-Führungsteil
 6 Linsengehäuse
 7 Linsenoptik
 8 Faseranschluß
 9 Innenfaser
10 Außenfaser
11 Schutzrohr
12 lösbare Verbindung
13 Führungsstift

Claims (10)

1. Handstück für medizinische Laseranwendungen gekenn­ zeichnet dadurch, daß die wechselweise oder gleichzeitige Anwendung von Laserstrahlung zum Schneiden und Koagulieren mittels zweier konzentrisch angeordneter Lichtwellenleiter erreicht wird, in die Laserstrahlung mit variablem Intensitätsverteilungsprofil so eingekoppelt wird, daß der größere Teil der Strahlleistung entweder auf die Innen- (9) oder die Außenfaser (10) oder auf beide in jeweils gewünschtem Maße trifft, und das an eine laser­ strahlzuführende Faser (8) angekoppelt werden kann.

2. Handstück für medizinische Laseranwendungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Intensitätsverteilungsprofil durch eine getaperte Faser (4) erzeugt wird, deren distaler Durchmesser dem der Innenfaser (9) entspricht und deren proximaler Durchmesser ein Vielfaches des distalen beträgt, in die die zugeführte Laserstrahlung durch eine Linsenoptik (6) entweder in idealer oder nicht-idealer Weise eingekoppelt wird, so daß am distalen Ende der getaperten Faser (4) eine Gauß′sche Strahlleistungsverteilung bzw. eine Ringstruktur mit erheblicher zentraler Leistungsabsenkung entsteht.

3. Handstück für medizinische Anwendungen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Variieren des Intensitätsverteilungsprofils mit einer Ver­ änderung des Abstands des distalen Endes der getaperten Faser (4) vom proximalen Ende der konzentrisch angeord­ neten Lichtwellenleiter dergestalt verknüpft ist, daß bei unmittelbarem Kontakt des distalen Endes der getaperten Faser (4) mit der Innenfaser (9) die Einkopplung der Laserstrahlung in das proximale Ende der getaperten Faser (4) in idealer Weise und bei maximalem Abstand der geta­ perten Faser (4) vom proximalen Ende von Innen- (9) und Außenfaser (10) in nicht-idealer Weise durch die Linsen­ optik (6) erfolgt.

4. Handstück für medizinische Anwendungen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Intensitätsverteilung durch eine geeigneten Linsen-Optik erreicht wird.

5. Handstück für medizinische Anwendungen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Einkopplungsweise der Laserstrahlung in das proximale Ende der getaperten Faser (4) durch Herausfüh­ ren der Linsenoptik (6) aus der optischen Achse der geta­ perten Faser (4) und senkrecht zu dieser, auf einer teil­ kreisförmigen Bahn erreicht wird,

6. Handstück für medizinische Anwendungen nach Anspruch 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Linsenoptik (6) und die axiale Bewegung der getaperten Faser (4) durch gegenläufiges Verdrehen des Handstück-Unterteils (2) gegen das Handstück-Oberteil (1) erreicht wird.

7. Handstück für medizinische Anwendungen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die teilkreisförmige Bahn der Linsenoptik (6) durch deren exzentrische Anordnung im Handstück-Unterteil (2) er­ reicht wird.

8. Handstück für medizinische Anwendungen nach Anspruch 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß das distale Ende der Innenfaser (9) über das der Außenfaser (10) hinausragt und das distale Ende der im Durchmesser wesentlich größeren Außenfaser (10) so konvex geformt ist, daß die durch sie übertragene Laserstrahlung am distalen Ende der Innenfaser (9) fokussiert wird.

9. Handstück für medizinische Anwendungen nach Anspruch 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfaser (10) in einem metallischen Schutzrohr (11) geführt und gemeinsam mit der Innenfaser (9) lösbar mit dem Handstück-Oberteil (1) verbunden ist.

10. Handstück für medizinische Anwendungen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfaser distal als eine konische Spitze ausgebildet sein kann.